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단풍은 왜 빨갛고 노랗게 물들까? 낙엽 색깔의 비밀

가을 산이 노랗고 빨갛게 물드는 걸 보면 "누가 나뭇잎에 물감을 칠했나?" 싶죠. 그런데 같은 나무인데 은행잎은 노랗고, 단풍나무 잎은 빨갛고, 어떤 잎은 갈색으로 시들기도 합니다. 나뭇잎은 가을이 되면 어떻게 색을 바꾸는 걸까요? 한 줄 정답: 노란색은 여름 내내 잎 속에 숨어 있다가 초록이 사라지면서 드러나는 색이고, 빨간색은 가을에 잎이 새로 만들어 내는 색소 때문입니다. 여름에 잎이 초록색인 이유 잎이 초록색인 건 엽록소(잎 속에서 햇빛을 받아 양분을 만드는 초록 색소) 덕분입니다. 엽록소는 빛을 받아 영양분을 만드는 '태양광 발전기' 같은 역할을 해요. 여름에는 엽록소가 아주 많아서, 잎 속에 다른 색소가 있어도 초록에 가려 보이지 않습니다. 노란 단풍: 숨어 있던 색이 나타난다 가을이 되어 낮이 짧아지고 기온이 내려가면, 나무는 겨울 준비를 시작합니다. 잎에서 양분 만들기를 멈추고 엽록소를 분해해서 줄기와 뿌리로 아끼며 옮겨 가요. 초록이 점점 옅어지면 그동안 가려져 있던 카로티노이드(당근이나 호박의 주황·노랑을 내는 색소) 가 드러납니다. 비유하자면 초록색 도화지 아래에 노란 그림이 숨어 있었는데, 초록 도화지를 걷어내자 그림이 나타나는 거예요. 은행나무나 자작나무 잎이 노랗게 변하는 것이 대표적인 예입니다. 노란색은 새로 만든 게 아니라 원래 있던 색이에요. 빨간 단풍: 가을에 새로 만든 색 빨간 단풍은 사정이 다릅니다. 단풍나무 같은 나무는 가을에 잎 속에서 안토시아닌 이라는 붉은 색소를 새로 만들어요. 안토시아닌은 블루베리나 적양배추의 보라·붉은색을 내는 색소와 같은 종류입니다. 이 색소는 잎에 남은 당분(설탕 같은 양분)으로 만들어집니다. 그래서 날씨가 중요해요. 맑은 낮: 햇빛을 받아 양분(당분)이 충분히 만들어집니다. 쌀쌀한 밤: 기온이 내려가면 잎에서 줄기로 가는 길이 좁아져서, 당분이 잎에 갇혀 쌓입니다. 낮에는 맑고 밤에는 서늘하되 얼지는 않는 날씨...

내 뇌는 사실 두 개였다

내 뇌는 사실 두 개였다 — 붙어사는 이웃 기관의 비밀 소소하지만 과학이야 🔬 내 머릿속 뇌는 사실 두 개의 기관 이 붙어살고 있었다 하나로 알고 있던 우리 뇌가, 사실은 태생부터 완전히 다른 두 기관이 딱 붙어서 만들어진 거래요. 스탠퍼드 연구진이 밝혀낸 놀라운 이야기예요. 앞쪽 뇌 유전자 Otx2 뒤쪽 뇌 유전자 Gbx2 발표 9월 18일 1교시 · 원래 상식 🧠 뇌는 원래 '하나의 덩어리'인 줄 알았어요 우리는 보통 뇌를 하나의 통짜 기관으로 생각해요. 심장이 하나의 기관이듯, 뇌도 처음부터 하나의 씨앗 세포에서 자라나 점점 커지고 여러 부위로 나뉘었을 거라고 여겨왔죠. 그런데 스탠퍼드 의과대학 연구팀이 아주 놀라운 사실을 밝혀냈어요. 우리 뇌는 사실 언어·생각·의식을 담당하는 '앞쪽 뇌(대뇌)' 와, 숨쉬기·심장박동·삼키기처럼 생존에 꼭 필요한 자동 기능을 담당하는 '뒤쪽 뇌(뇌간)' , 이렇게 태생부터 완전히 다른 두 개의 기관 이 서로 딱 붙어서 만들어진 거였어요. 2교시 · 어떻게 알아냈을까 🌱 씨앗부터 달랐다 연구팀은 아주 초기 배아 단계(수정란이 막 세포를 나누기 시작하는 시기)를 들여다봤어요. 그랬더니 앞쪽 뇌가 될 세포와 뒤쪽 뇌가 될 세포는, 처음부터 서로 다른 씨앗 세포에서 출발 하고 있었어요. 앞쪽 뇌 세포는 'Otx2' 라는 유전자를, 뒤쪽 뇌 세포는 'Gbx2' 라는 완전히 다른 유전자를 사용하고 있었죠. 앞쪽 뇌 Otx2 유전자 뒤쪽 뇌 Gbx2 유전자 서로 다른 씨앗에서 출발! 두 영역은 처음부터...

은하가 흘린 별의 눈물

은하가 흘린 별의 눈물 — 외부 은하 첫 항성류와 암흑물질 지도 ⭐ ✨ 🌟 소소하지만 과학이야 🔬 별들이 흘린 긴 눈물자국 , 다른 은하에서 처음 발견됐다 우리은하 안에서만 볼 수 있다고 여겨졌던 신비한 '별의 흔적'이, 저 멀리 다른 은하에서도 처음 포착됐어요. 이게 왜 암흑물질을 찾는 열쇠가 될까요? 관측 망원경 허블 우주망원경 대상 은하 UGC9050-Dw1 발표 9월 23일 1교시 · 배경지식 ✨ '항성류'가 뭐예요? 밤하늘에는 별들이 촘촘하게 뭉쳐 둥근 공처럼 모여 있는 '구상성단' 이라는 별 무리가 있어요. 그런데 이 구상성단이 커다란 은하 옆을 지나가다 보면, 은하의 중력이 마치 손으로 솜사탕을 잡아 뜯듯이 성단 가장자리의 별들을 하나씩 잡아당겨요. 이걸 '조석 붕괴(tidal stripping)' 라고 불러요. 이렇게 떨어져 나온 별들은 원래 있던 자리에 머물지 않고, 은하의 중력을 따라 길게 줄지어 늘어서요. 마치 하늘에 남겨진 긴 별의 눈물자국 같은 이 흔적을 '항성류(Stellar Stream)' 라고 불러요. 그동안은 이 흔적이 우리은하 안에서만 여러 차례 발견됐었어요. 2교시 · 이번 발견 🔭 다른 은하에서는 왜 못 찾았을까? 덴마크 코펜하겐 대학교 연구팀이 허블 우주망원경으로 관측한 데이터를 정밀하게 분석해서, 마침내 우리은하 밖에서 최초로 항성류를 발견 했어요. 관측 대상은 'UGC9050-Dw1'이라는 초저광도 은하(빛을 아주 희미하게 내는 은하) 였어요. 구상성단 떨어져 ...

멈췄던 뇌 회로가 다시 이어졌다

멈췄던 뇌 회로가 다시 이어졌다 — 줄기세포로 되찾은 걸음마 소소하지만 과학이야 🔬 멈췄던 뇌 회로 가 줄기세포로 다시 이어졌다 뇌졸중으로 마비됐던 걸음걸이가, 새로 자라난 신경세포 덕분에 다시 자연스러워졌어요. 쥐 실험이지만, 아주 희망적인 결과예요. 이식 시점 뇌졸중 1주 후 관찰 기간 5주 발표 9월 21일 1교시 · 문제 상황 🧠 왜 뇌졸중은 회복이 어려울까? 뇌졸중은 뇌로 가는 혈관이 막히거나 터지면서, 그 부위의 뇌세포들이 산소와 영양을 못 받아 죽어버리는 병이에요. 문제는 우리 뇌세포, 특히 신경세포는 한번 죽으면 스스로 다시 잘 자라나지 않는다 는 거예요. 피부에 난 상처는 새살이 돋지만, 뇌는 그렇지 않았던 거죠. 그래서 뇌졸중으로 팔다리가 마비된 환자들은 재활 치료로 남은 뇌 기능을 최대한 활용하는 정도가 최선이었고, 죽은 신경세포 자리를 새것으로 채워 넣는 근본적인 '재생 치료' 는 오랫동안 먼 이야기였어요. 2교시 · 새로운 시도 🌱 몸속에 '새 배선공'을 투입하다 연구팀이 사용한 건 iPS세포(유도만능줄기세포) 예요. 사람의 평범한 세포를 실험실에서 특수 처리해서, 마치 갓 태어난 세포처럼 "무엇이든 될 수 있는" 상태로 되돌린 거예요. 연구팀은 이 세포를 신경세포로 자랄 수 있게 미리 다듬은 뒤, 뇌졸중이 일어난 지 딱 1주일 뒤에 쥐의 손상된 뇌 부위에 직접 이식했어요. 1 일반 세포를 처리해 '무엇이든 될 수 있는' iPS세포 로 되돌린다 2 신경세포로 자라도록 미리 다듬은 뒤, 손상 1주 후 뇌에 직접 이식 한다 3 이식된 세포 대부분이 진짜 신경세포로 자라나 , 기존 뇌세포와 신호를 주고받기 시작한다 4 끊어졌던 운동 회...

비닐봉지가 자동차 기름으로?

비닐봉지가 자동차 기름으로? 오븐 온도로 끝내는 마법 소소하지만 과학이야 🔬 비닐봉지가 자동차 기름 으로? 오븐 온도 로 끝내는 마법 펄펄 끓는 용광로도, 값비싼 특수 금속도 필요 없어요. 미국 국립연구소가 비닐봉지를 진짜 자동차 기름으로 바꾸는 훨씬 쉬운 방법을 찾아냈대요. 반응 온도 200℃ 이하 휘발유 전환율 약 60% 발표 9월 21일 1교시 · 문제 상황 🔥 원래는 불지옥이 필요했어요 비닐봉지나 페트병 같은 플라스틱을 재활용해서 기름(연료)으로 만드는 기술, 사실 예전부터 있었어요. '열분해'라는 방법인데, 문제는 이게 섭씨 450~500도 나 되는 어마어마한 고온이 필요하다는 거예요. 집 오븐이 아무리 뜨거워봐야 250도 안팎인 걸 생각하면, 거의 용광로 수준의 열이 필요한 셈이죠. 게다가 이렇게 만들어진 기름은 짧고 긴 탄화수소가 마구 뒤섞여 있어서, 휘발유·디젤처럼 쓸모 있는 연료로 다시 골라내는 복잡한 정제 과정 까지 거쳐야 했어요. 열도 많이 먹고, 손도 많이 가다 보니 재활용 사업으로는 수지가 잘 안 맞았던 거예요. 2교시 · 새로운 방법 🧂 비밀은 '뜨거운 소금물' 미국 오크리지 국립연구소(ORNL) 연구팀이 찾아낸 해법은 뜻밖에도 소금 이었어요. 정확히는 알루미늄 성분이 들어간 특수한 '용융염(녹인 소금)'인데, 이 소금물이 플라스틱을 녹이는 용매이자 동시에 반응을 돕는 촉매 역할을 한 번에 다 해내요. 🛍️ 폴리에틸렌 (비닐봉지) 200℃ 이하 🧂 뜨거운 소금물(촉매) ⛽ 전기가 통...

100년 동안 틀렸다?

100년 동안 틀렸다? 뇌 신경세포는 매끈한 관이 아니었다 소소하지만 과학이야 🔬 100년 동안 틀렸다? 뇌 신경세포는 매끈한 관 이 아닌 진주 목걸이? 교과서 그림을 100년 넘게 다시 그려야 할지도 몰라요. 최신 현미경으로 들여다본 뇌 신경세포의 진짜 모습, 함께 살펴볼까요? 발표 9월 17일 자극 후 길이 변화 약 +8% 자극 후 두께 변화 약 +17% 1교시 · 원래 상식 🖊️ 100년 동안 그려온 그림 여러분이 생물 교과서에서 본 신경세포 그림을 떠올려 보세요. 뇌 신경세포(뉴런)에는 신호를 전달하는 아주 긴 전선 같은 부분이 있는데, 이걸 '축삭(Axon)' 이라고 불러요. 마치 우리 몸의 전화선처럼, 한쪽 끝에서 생긴 신호를 다른 쪽 끝까지 실어 나르는 통로예요. 지난 100년이 넘는 시간 동안, 과학자들은 이 축삭을 매끈하고 균일한 하나의 관(튜브) 모양으로 그려왔어요. 중간중간 신호를 다음 세포로 넘겨주는 지점에서만 살짝 볼록해질 뿐, 나머지 구간은 쭉 뻗은 매끈한 호스 같은 모습이라고 믿어온 거죠. 2교시 · 새로운 발견 📿 사실은 '진주 목걸이'였다 그런데 최근 연구팀이 살아있는 신경세포를 아주 특별한 방법으로 관찰했어요. 조직을 화학 약품으로 말리듯 고정하는 기존 방식 대신, 순식간에 얼려서 원래 모양 그대로 보존하는 '고압 냉동' 기법 을 쓴 거예요. 연구팀은 이 차이를 "포도를 그대로 얼리는 것과, 건포도로 말라버리게 두는 것의 차이"에 비유했어요. 100년간 믿어온 모습 → 실제로 확인된 모습 ...

100년 상식이 깨지고, 컴퓨터는 더 시원해진다

100년 상식이 깨지고, 컴퓨터는 더 시원해진다 소소하지만 과학이야 🔬 147년 상식이 깨지고 , 컴퓨터는 더 시원해진다 최근 며칠 사이, 물리학계에서 작지만 알찬 소식 세 가지가 나왔어요. 자석 이야기부터, 빛으로 움직이는 컴퓨터, 냉장고 없는 양자 기술까지! 쉽게 풀어볼게요. ① 홀 효과 ② 나노레이저 ③ 상온 양자소재 1교시 · 기초물리 🧲 자석을 눕혀도 반응한다고? 1879년, 미국 과학자 에드윈 홀은 신기한 사실을 발견했어요. 전류가 흐르는 판 위에 자석을 수직으로 똑바로 갖다 대면, 전류가 옆으로 살짝 밀리면서 작은 전압이 생긴다는 거예요. 이걸 '홀 효과' 라고 부르는데, 이후 147년 동안 전 세계 나침반과 자기 센서(스마트폰, 자동차, 병원 의료기기 등)의 핵심 원리로 쓰여왔어요. 그런데 딱 하나, 모두가 당연하게 여기던 규칙이 있었어요. "자석은 반드시 판에 수직으로 대야만 반응한다" 는 것. 자석을 눕혀서 판과 나란하게(평행하게) 갖다 대면 아무 반응이 없다고 믿었죠. 🧲 수직 ⭕ (원래 알던 방식) 🧲 눕혀도 반응! (새 발견) 미국 카네기멜런대 연구팀이 자석을 눕혀도 전압이 생긴다는 걸 확인했어요 그런데 최근 미국 카네기멜런대학교 연구팀이 아주 얇은 특수 소재를 가지고 실험하다가, 자석을 눕혀놔도(평행하게 놓아도) 전압이 생긴다 는 걸 발견했어요! 147년 동안 당연했던 규칙에 예외가 있었던 거예요. 이 발견이 실용화되면, 지금은 방향마다 센서를 여러 개 붙여야 했던 자기 센서를, 딱 하나로 여러 방향을 다 잴 수 있는 더 작고 똑똑한 센서로 만들 수 있을 거예요. ...

로봇 만 명이 3일 만에 푼 수학문제

로봇 만 명이 3일 만에 푼 수학 문제, 왜 다들 화가 났을까? 소소하지만 과학이야 🔬 로봇 만 명 이 3일 만에 푼 문제, 왜 다들 화났을까? 100만 달러가 걸린 세계 7대 수학 난제 중 하나에, OpenAI가 도전장을 냈어요. 그런데 결과 발표 후 축하 대신 큰 논란이 벌어졌대요. 무슨 일이었을까요? 1교시 · 문제 🌊 '나비에-스토크스'가 대체 뭐길래? 욕조에 물을 받다가 손으로 휘휘 저으면 소용돌이가 생기죠? 비행기 날개 주변으로 공기가 흐르는 것도, 태풍이 빙글빙글 도는 것도 전부 '흐르는 것'의 움직임이에요. 과학자들은 이 흐름을 예측하는 공식을 만들었는데, 그게 바로 '나비에-스토크스 방정식' 이에요. 그런데 아주 오래된 수수께끼가 하나 있어요. "이 공식이 정말 항상 말이 되게 작동할까? 아니면 어느 순간 계산이 무한대로 폭발하며 '고장'나 버리는 경우가 있을까?" 이걸 완벽하게 증명하는 사람에게는 미국의 한 수학연구소가 무려 100만 달러(약 14억 원) 의 상금을 걸었어요. 이렇게 상금이 걸린 7개의 난제를 '밀레니엄 문제'라고 부르는데, 2000년에 정해진 뒤 25년 동안 딱 1개만 풀렸을 정도로 어려운 문제들이에요. 2교시 · 도전 🤖 AI 만 명이 88시간 동안 매달리다 지난 9월, AI 회사 OpenAI가 깜짝 발표를 했어요. 자기네 회사의 (아직 공개하지 않은) AI 모델 1만 개를 동시에 돌려서 , 88시간, 그러니까 약 3일 반 동안 쉬지 않고 계산하게 했더니 이 공식이 특정 상황에서는 정말로 '고장'날 수 있다는 것을 증명해냈다 는 거예요. AI 에이전트 1만 개가 팀을 이뤄 계산 ...